Ενα παράδειγμα για μια σωστή Ηλεκτρολογική Μελέτη Μηχανουργείου και όχι μόνο
ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΙ ΤΥΠΟΙ
Οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις στην πράξη τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενο ρεύμα. Όπως είναι γνωστό έχουμε τρεις διαφορετικές μορφές καταναλώσεων.
Αυτές είναι :
1) Ωμικές
2) Επαγωγικές
3) Χωρητικές
Φυσικά στην πράξη παρουσιάζεται συνήθως και ο συνδυασμός τους. Αυτός απαιτεί διαφορετικό τρόπο υπολογισμού της γραμμής τροφοδοσίας ανάλογα με τη μορφή της κατανάλωσης.
ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗ
1) Μονοφασική γραμμή με ωμικό καταναλωτή.
Στην περίπτωση αυτή για τον υπολογισμό της διατομής της γραμμής έχουμε:
Από πίνακα βρίσκουμε την διατομή του αγωγού. Για τον έλεγχο της πτώσης τάσης χρησιμοποιούμε τον τύπο :
2) Μονοφασική γραμμή με επαγωγικό καταναλωτή
Στην περίπτωση αυτή για τον υπολογισμό της διατομής της γραμμής πρέπει να συνυπολογιστεί και το cosφ. Πιο συγκεκριμένα :
Από τον πίνακα διατομών βρίσκουμε την διατομή του αγωγού. Για τον έλεγχο της πτώσης τάσης χρησιμοποιούμε τον τύπο :
ΤΡΙΦΑΣΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗ
Για τον υπολογισμό της διατομής των αγωγών των γραμμών αυτών ακολουθούμε την παρακάτω διαδικασία.
Υπολογίζουμε το ρεύμα της γραμμής από τον τύπο:
Από τον πίνακα των διατομών βρίσκουμε την διατομή S των αγωγών που αντιστοιχεί στο ρεύμα που βρήκαμε. Για τον έλεγχο της πτώσης τάσης χρησιμοποιούμε τον τύπο:
Αν αυτή είναι μικρότερη του 15 Volt (4% της τάσης τροφοδοσίας) η διατομή που βρήκαμε είναι αποδεκτή. Στην αντίθετη περίπτωση επιλέγουμε την αμέσως μεγαλύτερη διατομή και επαναλαμβάνουμε τον έλεγχο μέχρις ότου η τιμή της γίνει αποδεκτή δηλαδή το 4% της τάσης τροφοδοσίας.
Στην περίπτωση που έχουμε περισσότερα του ενός φορτία στην γραμμή με διαφορετικά cosφ τότε θα πρέπει να γνωρίζουμε και τον ισοδύναμο συντελεστή ισχύος, ο οποίος δίνεται από την παρακάτω σχέση :
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ
1) Στην πράξη ο υπολογισμός της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τους αγωγούς στην κίνηση βρίσκεται, με μεγάλη προσέγγιση και ικανοποιεί πλήρως τις εγκαταστάσεις λειτουργίας με πρακτικό τρόπο που είναι :
a. Στην περίπτωση που η ισχύς του κινητήρα δίνεται σε Hp η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος δίνεται από τον πρακτικό τύπο:
b. Στην περίπτωση που η ισχύς του κινητήρα δίνεται σε KW η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος δίνεται από τον πρακτικό τύπο:
2) Στην περίπτωση που έχουμε κινητήρες στην ένταση ρεύματος για τον υπολογισμό των διατομών, παίρνουμε ρεύμα, προσαυξημένο κατά 25% από αυτό που υπολογίσαμε διότι κατά την εκκίνηση των κινητήρων έχουμε ρεύμα μεγαλύτερο από το ονομαστικό.
3) Η μικρότερη διατομή για την κίνηση είναι 2.5mm2 ενώ για τον φωτισμό 1.5mm2
4) H επιτρεπτή πτώση τάσης είναι :
a. στον φωτισμό 1%
b. στην κίνηση 4%
5) Οι διακόπτες επιλέγονται μια κατηγορία μεγαλύτερη από ότι είναι η ασφάλεια.
ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΚΑΛΩΔΙΩΝ
Με την βοήθεια του παρακάτω πίνακα μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την διατομή καλωδίων για μονοφασική και τριφασική γραμμή.
(Σημείωση: Εάν το αποτέλεσμα του υπολογισμού είναι μια διατομή που δεν υπάρχει παίρνουμε την αμέσως μεγαλύτερη!)
ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΙΝΗΣΗΣ
ΙΣΟΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΗΣ ΙΣΧΥΣ ΣΤΙΣ L1, L2, L3.
Παρακάτω φαίνεται το συνολικό φορτίο που έχει η κάθε γραμμή για τα φορτία κίνησης και των δυο γραμμών σούκο.
· Συνολική αποροφούμενη Ισχύς: 100,7 KW
· L1: 34,52 KW
· L2: 33,11 KW
· L3: 33,07 KW
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΟΜΩΝ ΚΙΝΗΣΗΣ
Οι διατομές και οι ασφάλειες για τους μονοφασικούς κινητήρες βρίσκονται από τον παρακάτω πίνακα.
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Στις γραμμές των πριζών ισχύος βάζουμε μέχρι 3 πρίζες εδώ παράτυπα έχουμε βάλει 4.
ΠΡΟΣΟΧΗ : Στον τύπο υπολογισμού της πτώσης τάσης χρησιμοποιούμε το ονομαστικό ρεύμα και όχι το προσαυξημένο!!
Ο υποπίνακας Α θα τοποθετηθεί κοντά στα μηχανήματα χοντρής εργασίας μια και τροφοδοτούνται από αυτόν. Έτσι ώστε να είναι εύκολα προσβάσιμος και να μοιράζονται οι αποστάσεις των καλωδίων. Θα το τοποθετηθεί σε ύψος 1,5 μέτρων από το έδαφος.
Παρακάτω ακολουθεί ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων του κάθε μηχανήματος, στον πίνακα φαίνονται τα αποτελέσματα των πράξεων.
Ο υποπίνακας B θα τοποθετηθεί κοντά στα μηχανήματα μέσης εργασίας μια και τροφοδοτούνται από αυτόν.
Έτσι ώστε να είναι εύκολα προσβάσιμος και να μοιράζονται οι αποστάσεις των καλωδίων. Θα τοποθετηθεί σε ύψος 1,5 μέτρου από το έδαφος.
Παρακάτω ακολουθεί ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων του κάθε μηχανήματος, στον πίνακα φαίνονται τα αποτελέσματα των πράξεων.
Ο υποπίνακας Γ
Παρακάτω ακολουθεί ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων του κάθε μηχανήματος, στον πίνακα φαίνονται τα αποτελέσματα των πράξεων.
Ο υποπίνακας Γ
θα τοποθετηθεί κοντά στα μηχανήματα λεπτής εργασίας μια και τροφοδοτούνται από αυτόν. Έτσι ώστε να είναι εύκολα προσβάσιμος και να μοιράζονται οι αποστάσεις των καλωδίων. Θα τοποθετηθεί σε ύψος 1,5 μέτρου από το έδαφος.
Παρακάτω ακολουθεί ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων του κάθε μηχανήματος, στον πίνακα φαίνονται τα αποτελέσματα των πράξεων.
Όπως φαίνεται στους παραπάνω πίνακες καμία πτώση τάσης δεν πάνω από το επιτρεπτό όριο του 4% οπότε οι διατομές είναι απόλυτα παραδεκτές.
Μελέτη των εξαρτημάτων ασφαλείας των κινητήρων των μηχανημάτων
Παρακάτω ακολουθεί ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων του κάθε μηχανήματος, στον πίνακα φαίνονται τα αποτελέσματα των πράξεων.
Όπως φαίνεται στους παραπάνω πίνακες καμία πτώση τάσης δεν πάνω από το επιτρεπτό όριο του 4% οπότε οι διατομές είναι απόλυτα παραδεκτές.
Μελέτη των εξαρτημάτων ασφαλείας των κινητήρων των μηχανημάτων
Η επιλογή αυτών θα γίνει από τον παρακάτω πίνακα που είναι για ασύγχρονους τριφασικούς κινητήρες βραχυκυκλωμένου δρομέα.
*ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ
Έχουν υπολογιστεί οι διατομές και τα εξαρτήματα που χρειάζονται για να τροφοδοτηθούν και να δουλέψουν τα μηχανήματα.
Θερμικά στα τριφασικά φορτία επιλέξαμε με βάση το θερμικό ρεύμα ενώ στα μονοφασικά φορτία με το ονομαστικό ρεύμα.
Πρέπει να αναφέρουμε ότι τα καλώδια φαίνονται στα σχέδια των πινάκων. Μέχρι το αστεροτρίγωνο πάει 5x καλώδιο (πενταπολικό) ενώ από το αστεροτρίγωνο και μετά πάει 7x καλώδιο (επταπολικό).
Πρέπει να αναφερθεί ότι κάθε μηχάνημα έχει δίπλα του τον πίνακά του με τους αυτοματισμούς του αστεροτρίγωνου.
Παραπάνω υπολογίστηκαν οι διατομές των αγωγών που τροφοδοτούν τα μηχανήματα, παρακάτω υπολογίζονται οι διατομές και τα καλώδια που τροφοδοτούν τους πίνακες.
Έτσι λοιπόν έχουμε:
Πρώτα απ’ όλα πρέπει να υπολογιστεί το συνολικό cosφ από τον τύπο:
· Οπότε για τον υποπίνακα Α έχουμε: Cosφμέσο=0,83
· Οπότε για τον υποπίνακα Β έχουμε: Cosφμέσο=0,84
· Οπότε για τον υποπίνακα Γ έχουμε: Cosφμέσο=0,82
Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτει ο παρακάτω πίνακας.
Για τον υπολογισμό των ολικών ρευμάτων των υποπινάκων χρησιμοποιούμε τον παρακάτω τύπο:
· Οπότε για τον υποπίνακα Α έχουμε: Iολικό=101,53Α
· Οπότε για τον υποπίνακα Β έχουμε: Iολικό=135,0Α
· Οπότε για τον υποπίνακα Γ έχουμε: Iολικό=83,2Α
Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτει ο παρακάτω πίνακας.
Από τον πίνακα που φαίνεται παραπάνω υπολογίζω τις διατομές, οι οποίες είναι:
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Α θα είναι J1VV-R 3x50+1x25 mm2 + 1x25 mm2
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Β θα είναι A05VV-R 3x70+1x35 mm2 + 1x35 mm2
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Γ θα είναι A05VV-R 3x35+1x16 mm2 + 1x16 mm2
Οι ασφάλειες είναι μαχαιρωτές
ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΦΩΤΙΣΜΟΥ.
Ο φωτισμός θα αποτελείται από 4 υποπίνακες που ο καθένας θα περιλαμβάνει:
Με την παραπάνω κατανομή έχει γίνει και ταυτόχρονα η ισοκατανομή στις 3 φάσεις όπως φαίνεται παρακάτω.
Για τον υπολογισμό των διατομών των γραμμών τροφοδοσίας των υποπινάκων φωτισμού και των διατομών των επιμέρους γραμμών λαμβάνεται υπόψη cosφ=0,9 θεωρώντας ότι έχει γίνει ήδη αντιστάθμιση, αυτή φαίνεται πιο κάτω.
Ο αμέσως παρακάτω πίνακας μας δείχνει τις γραμμές τροφοδοσίας των υποπινάκων.
Παρακάτω οι πίνακες μας δείχνουν αναλυτικά τι γραμμές έχει κάθε υποπίνακας, πως ασφαλίζονται και με τι μέσα διακόπτονται.
Καμία πτώση τάσεως δεν είναι εκτός των επιτρεπόμενων ορίων οπότε και οι διατομές είναι αποδεκτές.
Παρακάτω υπολογίζονται τα στοιχεία της γραμμής τροφοδοσίας του γενικού πίνακα.
Η εγκατεστημένη ισχύς είναι 125,629kW
Το συνολικό ρεύμα είναι 348,9 Α
Το cosφ μέσο είναι 0,84 και πρέπει να βελτιωθεί στο 0,9.
Η γραμμή τροφοδοσίας θα έχει διατομή βάση του ρεύματος.
Στοιχεία γραμμής τροφοδοσίας:
Ρεύμα: 348,9Α
Ισχύς: 123kW
Διατομή: 150mm2
Ασφάλεια: 500Α
Διακόπτης: 630Α
ΔU: 0,1%
O αγωγός αυτός είναι μονοπολικός και εγκαθίσταται ορατά, το καλώδιο που χρησιμοποιούμαι είναι J1VV 3x150mm2 1x95mm2 1x95mm2.
ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΗΣ.
Πρέπει να διορθωθεί το cosφ από το 0,84 στο 0,9.
Βήμα 1. Μετατροπή της μηχανικής ισχύς σε W.
Βήμα 2. Υπολογίζουμε την ηλεκτρική απορροφούμενη ισχύ κάθε κινητήρα από τον τύπο:
Βήμα 3. Υπολογίζω την ολική πραγματική απορροφούμενη ισχύ:
Βήμα 4. Υπολογίζω την άεργη ισχύ για κάθε κινητήρα από τον τύπο:
Βήμα 5. Υπολογίζουμε την ολική άεργη ισχύ
Βήμα 6. Υπολογίζω:
Βήμα 7. Υπολογίζω την άεργη ισχύ ανά φάση που απαιτείται για την διόρθωση του συντελεστή στο 0,9 από τον τύπο:
Βήμα 8. Υπολογίζω την χωρητικότητα κάθε πυκνωτή (κατά τρίγωνο) από τον τύπο:
Ολική πραγματική απορροφούμενη ισχύς: Pολ = 99340W
Ολική άεργη ισχύς: Pb1 = 65170VAR
Η εφφ1 = 65170/99340 => εφφ1=0,656
Η εφφ2 = 0,4843
=> Pb=5685,6 VAR
=> Cτριγ=113,17 μF
(Στο εμπόριο θα γίνει με ερμάριο με 3 πυκνωτές των 30μF)
ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ
Παρακάτω φαίνεται η αντιστάθμιση για τον φωτισμό. Η αντιστάθμιση για τον φωτισμό θα γίνει παράλληλα στους λαμπτήρες και τα βήματα που θα ακολουθήσουμε είναι περίπου τα ίδια.
Βήμα 1. Η ισχύς των λαμπτήρων έχει ισοκατανεμηθεί σε φορτίο ανά φάση και έτσι έχουμε:
· PL1 =3,13 kW
· PL2 =3,13 kW
· PL3 =3,69 kW
Βήμα 2. Στις 3 περιπτώσεις το συνφ είναι 0.85 άρα το φ είναι:
cosφ = 0.85 => φ = 31.79ο => εφφ1 = 0,62
Βήμα 3. Το επιθυμητό cosφ είναι 0.9 άρα:
cosφ = 0.9 => φ = 25,84ο => εφφ2 = 0.48
Βήμα 4.
· QL1 = PR (εφφ1 - εφφ2) => QR = 438,2 Var
· QL2 = 438,2Var
· QL3 = 516,6Var
Βήμα 5ο
·
=> CL1 = 24,2 μf
·
=> CL2 = 24,2 μF
·
=> CL3 = 28,6 μF
ΤΕΛΙΚΗ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΕΙΟΥ
Το κόστος κάθε μελέτης φαίνεται παρακάτω και στο τέλος βάζουμε το κόστος εργασίας, μικροέξοδα και αμοιβή μηχανικού.
πηγή
Έτσι λοιπόν έχουμε:
Πρώτα απ’ όλα πρέπει να υπολογιστεί το συνολικό cosφ από τον τύπο:
· Οπότε για τον υποπίνακα Α έχουμε: Cosφμέσο=0,83
· Οπότε για τον υποπίνακα Β έχουμε: Cosφμέσο=0,84
· Οπότε για τον υποπίνακα Γ έχουμε: Cosφμέσο=0,82
Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτει ο παρακάτω πίνακας.
Για τον υπολογισμό των ολικών ρευμάτων των υποπινάκων χρησιμοποιούμε τον παρακάτω τύπο:
· Οπότε για τον υποπίνακα Α έχουμε: Iολικό=101,53Α
· Οπότε για τον υποπίνακα Β έχουμε: Iολικό=135,0Α
· Οπότε για τον υποπίνακα Γ έχουμε: Iολικό=83,2Α
Από τα παραπάνω στοιχεία προκύπτει ο παρακάτω πίνακας.
Από τον πίνακα που φαίνεται παραπάνω υπολογίζω τις διατομές, οι οποίες είναι:
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Α θα είναι J1VV-R 3x50+1x25 mm2 + 1x25 mm2
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Β θα είναι A05VV-R 3x70+1x35 mm2 + 1x35 mm2
· H γραμμή τροφοδοσίας υποπίνακα Γ θα είναι A05VV-R 3x35+1x16 mm2 + 1x16 mm2
Οι ασφάλειες είναι μαχαιρωτές
ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΦΩΤΙΣΜΟΥ.
Ο φωτισμός θα αποτελείται από 4 υποπίνακες που ο καθένας θα περιλαμβάνει:
Με την παραπάνω κατανομή έχει γίνει και ταυτόχρονα η ισοκατανομή στις 3 φάσεις όπως φαίνεται παρακάτω.
Για τον υπολογισμό των διατομών των γραμμών τροφοδοσίας των υποπινάκων φωτισμού και των διατομών των επιμέρους γραμμών λαμβάνεται υπόψη cosφ=0,9 θεωρώντας ότι έχει γίνει ήδη αντιστάθμιση, αυτή φαίνεται πιο κάτω.
Ο αμέσως παρακάτω πίνακας μας δείχνει τις γραμμές τροφοδοσίας των υποπινάκων.
Παρακάτω οι πίνακες μας δείχνουν αναλυτικά τι γραμμές έχει κάθε υποπίνακας, πως ασφαλίζονται και με τι μέσα διακόπτονται.
Καμία πτώση τάσεως δεν είναι εκτός των επιτρεπόμενων ορίων οπότε και οι διατομές είναι αποδεκτές.
Παρακάτω υπολογίζονται τα στοιχεία της γραμμής τροφοδοσίας του γενικού πίνακα.
Η εγκατεστημένη ισχύς είναι 125,629kW
Το συνολικό ρεύμα είναι 348,9 Α
Το cosφ μέσο είναι 0,84 και πρέπει να βελτιωθεί στο 0,9.
Η γραμμή τροφοδοσίας θα έχει διατομή βάση του ρεύματος.
Στοιχεία γραμμής τροφοδοσίας:
Ρεύμα: 348,9Α
Ισχύς: 123kW
Διατομή: 150mm2
Ασφάλεια: 500Α
Διακόπτης: 630Α
ΔU: 0,1%
O αγωγός αυτός είναι μονοπολικός και εγκαθίσταται ορατά, το καλώδιο που χρησιμοποιούμαι είναι J1VV 3x150mm2 1x95mm2 1x95mm2.
ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΗΣ.
Πρέπει να διορθωθεί το cosφ από το 0,84 στο 0,9.
Βήμα 1. Μετατροπή της μηχανικής ισχύς σε W.
Βήμα 2. Υπολογίζουμε την ηλεκτρική απορροφούμενη ισχύ κάθε κινητήρα από τον τύπο:
Βήμα 3. Υπολογίζω την ολική πραγματική απορροφούμενη ισχύ:
Βήμα 4. Υπολογίζω την άεργη ισχύ για κάθε κινητήρα από τον τύπο:
Βήμα 5. Υπολογίζουμε την ολική άεργη ισχύ
Βήμα 6. Υπολογίζω:
Βήμα 7. Υπολογίζω την άεργη ισχύ ανά φάση που απαιτείται για την διόρθωση του συντελεστή στο 0,9 από τον τύπο:
Βήμα 8. Υπολογίζω την χωρητικότητα κάθε πυκνωτή (κατά τρίγωνο) από τον τύπο:
Ολική πραγματική απορροφούμενη ισχύς: Pολ = 99340W
Ολική άεργη ισχύς: Pb1 = 65170VAR
Η εφφ1 = 65170/99340 => εφφ1=0,656
Η εφφ2 = 0,4843
=> Pb=5685,6 VAR => Cτριγ=113,17 μF(Στο εμπόριο θα γίνει με ερμάριο με 3 πυκνωτές των 30μF)
ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΛΑΜΠΤΗΡΕΣ
Παρακάτω φαίνεται η αντιστάθμιση για τον φωτισμό. Η αντιστάθμιση για τον φωτισμό θα γίνει παράλληλα στους λαμπτήρες και τα βήματα που θα ακολουθήσουμε είναι περίπου τα ίδια.
Βήμα 1. Η ισχύς των λαμπτήρων έχει ισοκατανεμηθεί σε φορτίο ανά φάση και έτσι έχουμε:
· PL1 =3,13 kW
· PL2 =3,13 kW
· PL3 =3,69 kW
Βήμα 2. Στις 3 περιπτώσεις το συνφ είναι 0.85 άρα το φ είναι:
cosφ = 0.85 => φ = 31.79ο => εφφ1 = 0,62
Βήμα 3. Το επιθυμητό cosφ είναι 0.9 άρα:
cosφ = 0.9 => φ = 25,84ο => εφφ2 = 0.48
Βήμα 4.
· QL1 = PR (εφφ1 - εφφ2) => QR = 438,2 Var
· QL2 = 438,2Var
· QL3 = 516,6Var
Βήμα 5ο
·
=> CL1 = 24,2 μf·
=> CL2 = 24,2 μF·
=> CL3 = 28,6 μFΤΕΛΙΚΗ ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΕΙΟΥ
Το κόστος κάθε μελέτης φαίνεται παρακάτω και στο τέλος βάζουμε το κόστος εργασίας, μικροέξοδα και αμοιβή μηχανικού.
πηγή
Αναρτήσεις
